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杨木化机浆造纸废水的治理工程实例及分析

发布时间:2022-04-27整理:成都科林环保有限公司

制浆造纸工业是国民经济的重要组成部分,也是水污染物排放量较大的行业。根据目前制浆工艺的生产水平,生产1 t纸浆,需耗费1.2~2 t原木片,产生60~100 m³的废水。其产生的废水水质、水量与生产工艺、原料、产品种类等密切相关。

一般来说,造纸废水中的主要污染物有4类:(1)还原性物质,如木素、无机盐等;(2)可生物降解类物质,有半纤维素、树脂酸,低分子的糖、醇、有机酸等;(3)悬浮物,如细小纤维素、无机填料等;(4)色素类物质,有油墨、染料等。

该类废水危害较大不能直接排放,需经严格的物理、化学和生物处理达到《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB 3544—2008)的水质要求后才能排放。

邓州市华鑫纸业有限公司为“制浆和造纸联合生产企业”,该企业针对其生产过程中产生的化机浆废水有机污染物质浓度高、难降解、有毒等特点,采用“加酸、预曝气+预酸化+IC反应器+氧化沟+混凝脱色”的工艺对其进行处理。其处理系统2006年建成投产,2019年进行升级改造,稳定运行至今,出水达标率较高。

笔者从治理方案、运行参数选择以及运行策略优化、运行效果等方面对该废水治理工程进行了介绍和分析,旨在为国内外相似废水处理方法的选择和工艺流程的确定提供实践基础。

1 工程概况

1.1 背景及设计规模

邓州市华鑫纸业有限公司污水处理站于2006年建成,起初用于处理草浆(龙须草)制浆废水和废纸回收制浆废水,后续由于市场需求变化以及经营战略调整的需要,对原料结构进行调整,改建了化机浆制浆生产线。

目前,该企业满负荷生产,废水产生量约为3 200 m³/d。其中一部分是2 000 m³/d的化机浆废水,化机浆废水有机物浓度高,处理需配套建设1套厌氧反应系统,确保废水处理后达标排放;另一部分是1 200 m³/d的再生纸脱墨废水,经过预处理后进入一沉池。

1.2 水质及特点

受原料质量的影响,化机浆废水的排放量和有机物浓度变化较大。其水质特点:COD高,木质素含量较高,且含有较多的细小纤维和胶状物以及分散剂、松香等。废水水质见表1。

杨木化机浆造纸废水的治理工程实例及分析

2 化机浆废水治理工艺

由于化机浆废水中含有大量悬浮类物质,兼具高COD和低BOD的特点,为了有效减少废水中的大量悬浮物和提高废水可生化性,确定采用“加酸、预曝气+预酸化+IC反应器+氧化沟+混凝脱色”的处理工艺。工艺流程见图1。

杨木化机浆造纸废水的治理工程实例及分析

3 废水处理设施主要构筑物功能及参数

3.1 预处理

预曝气池的作用是利用好氧剩余污泥的吸附及曝气氧化作用,改善废水中悬浮物的沉降性能,使废水中的悬浮物能在初沉池中沉降分离,同时缓冲水量、调节水温和pH。

化机浆废水的pH通常在7.8左右,为了确保进入后续厌氧IC反应器的废水的酸碱度符合要求,需投加少量酸以调整pH。因投加硫酸会生成硫化氢,抑制厌氧微生物的新陈代谢,导致系统运行效果变差,所以本项目投加盐酸调控pH至6~7。

为了强化初沉池的沉淀效果,本工艺将好氧系统二沉池污泥回流至预曝气池,使好氧污泥与废水充分混合接触,达到吸附、降解COD的作用,混合液沉降比SV保持在30%~50%。预曝气池的水力停留时间为6 h,总池容积L×B×H=15 m×10 m×6 m=900 m³,采用钢筋混凝土结构。

初沉池通过自然沉降,去除水中大部分的固体悬浮颗粒,减轻生物处理负荷。为了提高沉淀效果,向初沉池内投加絮凝剂PAC和助凝剂PAM,贮备液质量浓度分别为100 kg/m³和1 kg/m³,投加量由PLC自动控制系统调控。

该控制系统以进水流量和进水悬浮物质浓度为控制参数,以计量泵流量为被控参数,调控PAC和PAM投加量。初沉池沉淀时间2.5 h,表面负荷为1.8 m³/(m²·h)。池体直径10 m,池深4.5 m,为钢筋混凝土结构,采用周边传动刮吸泥机除泥。

预酸化池的功能是在兼性厌氧条件下,通过发酵细菌新陈代谢反应,将废水中不溶性或高分子有机物质水解为溶解性小分子有机物,从而改善废水的可生化性。

化机浆废水有机物浓度高,氮磷含量较低,为了满足微生物营养需求,向预酸化池内投加营养盐,生物氮(尿素)投加量为30 mg/L,使废水中营养物质质量比达到BOD5∶N∶P=(200~300)∶5∶1,满足厌氧微生物代谢和生长需求。预酸化池的运行效果以预酸化度来衡量和控制,设计范围为20%~40%。预酸化池水力停留时间为6 h,总池容积L×B×H=14 m×10 m×6.5 m=900 m³,池体采用钢筋混凝土结构。

3.2 生化处理部分

3.2.1 厌氧处理

目前该企业使用的是第三代内循环(IC)厌氧反应器。IC反应器包括微生物的水解发酵-产氢产乙酸-产甲烷3阶段反应,相应的微生物包括发酵细菌、产氢产乙酸菌和产甲烷菌,前2种统称为产酸菌。与产酸菌相比,产甲烷菌对温度、pH及有毒物质等生态因子非常敏感。

环境因素的改变会破坏产甲烷菌和产酸菌之间的平衡,使部分发酵产物等不能被产甲烷菌及时利用而在反应器内大量积累,导致产甲烷菌正常代谢受阻,终影响沼气产率,降低COD去除率。

IC反应器运行温度控制在35~38 ℃,进水COD
来源:工业水处理

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